2009.12.07.
ÁLTALÁNOS TUDNIVALÓK: • • •
METEOROLÓGIA KLIMATOLÓGIA I.
Meteorológia és klimatológia I. TGBE 0701 Hétfő és Kedd, 1212-14 óra, K/3 és K/1, 2+0 Ea. Számonkérés: ZH. és/vagy kollokvium, 3 kredit.
További infó: www.meteor.geo.klte.hu A FÉLÉV TEMATIKÁJA: 1. bevezetés: a meteorológia fogalma, kialakulása, helye a tudományok rendszerében; alapfogalmai. A légköri folyamatok jellemzése. A légkör szerkezete és összetétele 2. A meteorológiai sugárzástan alapjai 3. A száraz levegő termodinamikája, függőleges mozgása 4. A nedves levegő meteorológiai folyamatai, kondenzáció, felhőfelhő- és csapadékképződés 5. A levegő vízszintes áramlása, a szél 6. Légtömegek, frontok, a bárikus mező alapvető formái
• Ajánlott irodalom:_
• Tar Károly (1996): Általános meteorológia. KLTE, Debrecen, 114p.
• Péczely György (1979): Éghajlattan. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 336p.
• Justyák János (1995): Klimatológia. KLTE, Debrecen, 227p.
• Dobosi Zoltán -Felméry László (1976): Klimatológia. ELTE TTK, Budapest, 496p.
• Szász Gábor és Tőkei László (szerk., 1997): Meteorológia
mezőgazdáknak, kertészeknek, erdészeknek. Mezőgazda Kiadó, 722p. • Czelnai Rudolf, Götz Gusztáv és Iványi Zsuzsanna (1991): Bevezetés a meteorológiába II.: A mozgó légkör és óceán. ELTE, Bp, 403p. • Czelnai Rudolf (1995): Bevezetés a meteorológiába I.: Légkörtani alapismeretek. ELTE, Budapest, 247p.
•
1
2009.12.07.
A METEOROLÓGIA FOGALMA, KIALAKULÁSA ÉS HELYE A TUDOMÁNYOK RENDSZERÉBEN • Meteorológia Meteorológia:: a légkör folyamatainak és jelenségeinek feltárásával, előrejelzésével foglalkozó tudomány tudomány..
• Légkör (atmoszféra) (atmoszféra):: a Földet körülvevő gázburok, amely részt vesz a bolygó Nap körüli keringésében és tengely körüli forgásában forgásában.. A meteorológia és az éghajlatkutatás kezdetei kezdetei:: • Az éghajlatra vonatkozó első megfigyeléseket az ókori kelet folyamvölgyi kultúráinak (Egyiptom, Mezopotámia, India, Kína) korában végezték a Kr Kr..e. 3-1. évezred idején idején.. • A megfigyelések a mezőgazdasági termelés szempontjából bírtak döntő jelentőséggel (folyók áradásai, monszun) monszun)..
• A
•
Kr.. e. 5. században, a Kr halikarnasszoszi Hérodotosz a görögök által ismert területek történeti, földrajzi és éghajlati leírását adta adta.. A khioszi Hippokratész az éghajlatnak és a meteorológiai jelenségeknek az emberi egészségre gyakorolt hatását vizsgálta A Kr Kr.. e. 5. század második felében felében..
A meteorológia szó eredte eredte:: Arisztotelész (Kr (Kr..e. 384 384--322 Athén) Athén):: „Meteorologica” (a középkorig csak ez a szakmai mű ismert) „meteor" = ég és föld közötti közötti;; „logosz” = tudomány” Arisztotlész a meteorológia kifejezést a mainál ( légköri tudományok) általánosabb értelemben használja:: pl használja pl.. leírta a ma vízkörforgásként ismert folyamatot:: folyamatot „Ugyanakkor a Nap, mozog ahogy mindig, változásokat indít el, tevékenységével minden nap felszívja a legjobb legédesebb vizet, gőzzé alakítja, ami magasabb légkörbe kerül, ahol a hideg miatt újra összesűrűsödik és visszakerül a földre földre..”
• George Hadley volt az első, aki a • Galileo Galilei 1607 1607--ben épített egy termoszkópot termoszkópot.. Nem mérte a
• •
• • •
hőmérsékletet, de jelezte a hőmérsékletváltozást hőmérsékletváltozást.. Eddig a meleget és a hideget az Arisztotelészi elemek mennyiségének gondolták (tűz, víz, levegő, és föld) föld).. Ebből a korból származnak az első lejegyzett időjárási megfigyelések megfigyelések.. Mivel nem volt egyezményes mértékegység, akadtak kisebb félreértések a 18 18.. századig,, Daniel Gabriel Fahrenheit és Anders Celsius munkájáig századig munkájáig.. Evangelista Torricelli Torricelli,, Galilei kortársa és egykori segédje, 1643 1643--ban elkészítette az első, ember által előidézett hosszantartó vákuumot vákuumot,, majd a folyamat során az első barométert is is.. A Torricelli Torricelli--csőben levő higany magasságát figyelve felfedezte, hogy a légnyomás állandóan változik változik.. Blaise Pascal 1648 1648--ban rájött, hogy a légnyomás a tengerszinttől távolodva csökken, amiből következik, hogy a légkör felett vákuum van van.. Robert Hooke 1667 1667--ben elkészítette az első szélmérőt szélmérőt.. Edmund Halley 1686 1686--ban feltérképezte a főbb szeleket szeleket,, amiből rájött, hogy a napsugárzás okozza a légköri változásokat, és elfogadta Pascal nézeteit a légnyomásról.. légnyomásról
•
bolygó mozgásának tulajdonította a főbb szelek magatartását (1735 1735)). Habár Hadley leírása hibás volt, a Hadley által leírt keringési cellák később Hadley cellaként váltak ismertté.. ismertté Benjamin Franklin (1743 1743--84 84)) megfigyelte, hogy az észak észak-amerikai időjárási rendszerek nyugatról keletre mozognak mozognak;; bemutatta, hogy a villámlás elektromos jelenség;; jelenség nyilvánosságra hozta az első térképet a Golf--áramlatról Golf áramlatról;; összekapcsolta a vulkánkitörést az időjárással időjárással;; és töprengett az erdőírtás éghajlatra gyakorolt hatásán is is..
2
2009.12.07.
• Horace de Saussure 1780 1780--ban megépítette az első hygrometert a páratartalom mérésére.. mérésére
• Az időjárási megfigyelések összefoglalását még mindig akadályozta az egyes • •
•
• •
időjárási sajátosságok leírásának nehézsége (felhők felhők,, és szelek szelek)). Ezt a problémát oldotta meg Luke Howard és Francis Beaufort amikor bemutatták rendszerüket a felhők (1802 1802)) osztályozásáról, illetve a szelek sebességének (1806 1806)) osztályozásáról osztályozásáról.. A távíró feltalálása (1843 1843)) lehetővé tette az időjárási információk szinte azonnali továbbítását.. továbbítását Gaspard--Gustave Coriolis 1835 Gaspard 1835--ben hozta nyilvánosságra a forgó szerkezetek energiahozamáról (pl (pl.: .: vízikerék) szóló művét művét.. Ebből származik a felfogás, hogy a Föld forgása hatással van a légáramlatokra légáramlatokra.. A 19 19.. század végén úgy gondolták, hogy a nyomáskülönbség miatt mozgó levegőt eltéríti egy erő erő,, így mozoghatnak a légtömegek az izobárok mentén mentén.. A 20 20.. században nevezték el ezt a térítő erőt Coriolis--erőnek Coriolis erőnek.. 1856 1856--ban William Ferrel véleményezte, hogy a térítők környékén levő keringési cellákban levő levegőt a Coriolis Coriolis--erő téríti el létrehozva az uralkodó nyugati szeleket szeleket.. A 20 20.. század elején a légköri dinamika megismerésének előrehaladtával lehetővé vált a modern numerikus időjárás időjárás--előrejelzés előrejelzés.. 1922--ben Lewis Fry Richardson kiadta a Időjárás 1922 Időjárás--előrejelzés numerikus eljárásokkal című művét, amiben leírta hogy kisebb időszakok előrejelzésére a dinamikai egyenletekben numerikus megoldást lehet találni találni.. Ennek ellenére, a számok, amiket a számítások igényeltek túl nagynak bizonyultak egészen az első számítógép érkezéséig.. érkezéséig Ebben az időben Norvégiában a Vilhelm Bjerknes meteorológuscsoportja dolgozta ki a mérsékeltövi ciklonok kifejlődésének modelljét, az időjárási frontok elméletét elméletét.. Az 1950 1950--es évek elején lehetségessé váltak a számítógépes számítások és kísérletek kísérletek.. Az első időjárás időjárás--előrejelzések a barotropikus (olyan légkör, amiben a levegő sűrűsége csak a légnyomástól függ) modellekből származnak, amelyekből sikeresen meg lehet jósolni a középmagas légkörben elhelyezkedő Rossby hullámokat hullámokat,, amik az alacsony, illetve a magas légköri nyomást rajzolják ki ki..
• Az 1960 1960--as években értette meg
•
•
A
Edward Lorenz az időjárás kaotikus természetét, megtalálva a káoszelmélet alapját.. Ez a fejlődés tette lehetővé a alapját jelentősebb előrejelző központokban készített jelenlegi globális időjárás időjárás-előrejelzést, amely figyelembe vette a kaotikus természetnek köszönhető bizonytalanságot.. bizonytalanságot A TIROS TIROS--1 meteorológiai műhold 1960 1960-as fellövése jelentette a korszak kezdetét, mikor az időjárási adatok már pillanatok alatt a világ másik pontjára jutnak.. Az időjárási műholdak a jutnak különböző magasságokban keringő általános célú megfigyelőműholdakkal együtt nélkülözhetetlen eszközévé váltak a nagytérségi jelenségek tanulmányozásának, az erdőtüzektől az El Niñoig Niñoig.. Manapság olyan éghajlati modelleket fejlesztenek, amelyek összeegyeztethetőek a régebbi időjárás--előrejelző rendszerekkel időjárás rendszerekkel.. Ezek az éghajlati modellek alkalmasak az éghajlatváltozások vizsgálatára vizsgálatára;; például hogyan hat az emberi környezetszennyezés az üvegházhatásra.. üvegházhatásra
• A
meteorológia számára döntő kérdés a mozgásfolyamatok törvényszerűségeinek feltárása feltárása..
Planetáris (Rossby) hullámok az ÉszakiÉszaki-féltekén
METEOROLÓGIA RENDSZERÉBEN
HELYE
A
TUDOMÁNYOK
• A tudományok oldaláról: a meteorológiai a légkör tudománya tudománya.. Alapjait a légkörre és a légköri mozgásfolyamatokra vonatkozó természettudományos (elsősorban fizikai és kémiai) ismeretek alkotják.. alkotják • A meteorológiai tudomány sajátossága abban van, hogy e két tudománnyal ellentétben a légkört összefüggő rendszerként vizsgálja.. A légköri folyamatok konkrét leírását és előrejelzését vizsgálja tehát úgy végzi el a meteorológia, hogy a légkört állandó mozgásban lévő, egységes, belső összefüggései által meghatározott fizikai rendszerként vizsgálja vizsgálja.. • A légkör az óceánokkal, a szárazföldek felszínével, a krioszférával (a sarkvidéki és más jég jég-- és hófelszinekkel), valamint a élet minden formáját (a globális szárazföldi és tengeri növényzetet és állatvilágot, valamint az embert) magába foglaló biomasszával együtt egyetlen összefüggő rendszert alkot alkot.. Ez az ún ún.. Föld Föld--légkör rendszer, vagy éghajlati rendszer, amit a légkörhöz képest viszonylagos állandóság jellemez jellemez..
légköri
A társadalmi szükségletek oldaláról: a meteorológia egyike az alapvető környezeti tudományoknak.
A meteorológia tudományának fő ágai:
1.Elméleti meteorológia (légkörtan):: (légkörtan) a légkör felépítésével, mozgásfolyamataival és -jelenségeivel foglalkozó speciális tudományok összessége összessége.. Fő módszere a légköri folyamatok fizikai, matematikai modellezése.. modellezése
• A légkör - mint a globális környezet egyik legfontosabb eleme - megszabja azokat a feltételeket, amelyek között minden emberi tevékenység végbe megy megy.. • A szükséges ismereteket a meteorológia tudománya és a meteorológiai szolgáltatás biztosítja biztosítja.. A meteorológiai ismeretanyag nem korlátozódhat a légkörrel kapcsolatos természet tudományos ismeretekre ismeretekre.. • Nélkülözhetetlenek a meteorológia eszközeire, módszereire és szervezeteire vonatkozó műszaki jellegű ismeretek, továbbá a meteorológiai szolgáltatások társadalmi--gazdasági társadalmi hasznosítását elősegítő alkalmazott meteorológiai ismeretek ismeretek..
Legfontosabb területei területei:: • Dinamikus meteorológia meteorológia:: a légköri folyamatok egyedi eseteiben konkrétan érvényesülő hidromechanikai és termodinamikai törvényszerűségeket vizsgálja az elméleti fizika módszereivel módszereivel.. • Statisztikus meteorológia meteorológia:: a légköri folyamatok ún ún.. tömegeseményeinek törvényszerűségeit vizsgálja, amelyek nem az egyes eseményekre, jelenségekre, hanem ezek sokaságaira érvényesek érvényesek.. Fő módszere a matematikai statisztika statisztika..
3
2009.12.07.
Légkörfizika (fizikai meteorológia): a légkör összetételével, sugárzási folyamataival akusztikai, optikai és elektromos jelenségeivel, valamint a felhőkben lejátszódó mikrofizikai folyamatokkal foglalkozik.
• Szinoptikus
meteorológia (szinoptika):: (szinoptika) szempontból a légköri mozgásrendszerek folyamatainak vizsgálata vizsgálata..
elméleti komplex
• Szinoptikus • Fizikai klimatológia klimatológia:: a klimatológia (éghajlattan) fő ága, amely az éghajlat fizikai magyarázatával, az éghajlati rendszer működésének vizsgálatával foglalkozik foglalkozik.. 2.Operatív meteorológia (műszaki meteorológia) meteorológia):: a meteorológiai szolgálati tevékenység technológiája technológiája.. Speciális területei területei:: • Meteorológiai műszerek műszerek:: egy vagy több meteorológiai (időjárási, éghajlati) elem pillanatnyi értékének mérésére, vagy folyamatos regisztrálására szolgáló eszközök eszközök.. • Meteorológiai megfigyelés (meteorológiai észlelés) észlelés):: egy vagy több meteorológiai elem vagy jelenség műszeres mérése, illetve vizuális megfigyelése, az észlelet adatok és jelenségek előírás szerinti, elemi szintű kiértékelése és feljegyzése.. feljegyzése
• Levegőkémia
(légköri kémia):: a légkör kémiai kémia) összetételével és rétegződésével, a benne végbemenő kémiai, fotokémiai folyamatokkal foglalkozik.. foglalkozik
meteorológia (operatív vonatkozásban):: vonatkozásban) az elméleti ismeretek felhasználása az időjárás előrejelzése céljából.. céljából • Meteorológiai előrejelzés (prognózis):: (prognózis) meghatározott időtartamon belül meghatározott körzetben várható meteorológiai viszonyokra vonatkozó állítás.. állítás
Alkalmazott meteorológia meteorológia:: a meteorológiai ismeretek és szolgáltatások társadalmi, gazdasági felhasználásának utat nyitó meteorológiai tudományterületek összessége.. összessége Főbb speciális területei területei:: • Agrometeorológia Agrometeorológia:: az időjárás és az éghajlat mezőgazdasági termelésre gyakorolt hatásának vizsgálatával és az így szerzett ismeretek gazdasági hasznosításának módszereivel foglalkozik.. foglalkozik • Hidrometeorológia Hidrometeorológia:: ebben a vonatkozásban a vízügyi tevékenységet kiszolgáló tudományterület:: tudományterület meteorológiai előrejelzés és adatszolgáltatás árvízvédelmi célokra, éghajlati adatszolgáltatás a vízügyi tervezés céljaira.. céljaira 3.
4
2009.12.07.
• Repülésmeteorológia: a polgári és katonai repülés meteorológiai kiszolgálásával foglalkozik.
• Orvosi meteorológia meteorológia:: az időjárás emberekre gyakorolt hatásait vizsgálja vizsgálja..
• Alkalmazott klimatológia klimatológia:: az éghajlatra vonatkozó ismeretek gyakorlati foglalkozik.. foglalkozik
hasznosításának
módszereivel
• Látható, hogy a meteorológia három fő ágának speciális
területei eseten eseten--ként átfedik egymást, pl pl.. a szinoptikus meteorológia, klimatológia klimatológia.. Létezik ezért egy más fajta felosztás is, amely a diszciplina tárgyát, azaz vizsgálódásának célját veszi alapul alapul..
• Biometeorológia Biometeorológia::
az időjárásnak az élő szervezetekre gyakorolt hatásaival foglalkozik foglalkozik..
Az éghajlati rendszer
A LÉGKÖRI FOLYAMATOK JELLEMZÉSE • A légkört alkotó gázok állandó mozgásban vannak,
aminek fenntartója a Nap sugárzó energiája energiája.. Ezen légköri folyamatok térbeli és időbeli változásának nyomon követése bonyolult feladat még abban esetben is, ha csak a tények leírására szorítkozunk, nem keresünk ok ok--okozati összefüggéseket összefüggéseket.. • A légkör állapotában időről időre bekövetkező komplex változások kifejezésére a mindennapi életben időről, időjárásról és éghajlatról beszélünk beszélünk.. Ezek azonban egyben a meteorológiának, mint egységes tudománynak az alapfogalmai is is.. Mind a három a légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak egy adott helyen a környezettel és egymással is kölcsönhatásban álló rendszerét jelenti jelenti..
• Különbség Különbség:: vonatoztatási idő:
•
– Idő Idő:: adott pillanat, – Időjárás Időjárás:: hosszabb időszak (néhány óra, néhány nap, egy évszak, egy év), – éghajlat éghajlat:: néhány évtized. Azonos:: Azonos – az adott hely helyֳ ֳ - a légkörnek egy jól körülhatárolható, földrajzilag elhelyezhető véges eleme eleme.. – A környezettel való kölcsönhatás - legdöntőbb a földfelszín a rajta lévő bioszférával, ahol a légkör fizikai állapotát legnagyobb mértékben befolyásoló energiaátalakulások lezajlanak lezajlanak..
•
– A légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak egymással is kölcsönhatásban álló rendszere rendszere:: egy adott helyen a légkör ún ún.. állapotjelzői nem vehetnek fel akármilyen tetszőleges értéket értéket.. Az a keret, ami az időjárás változásait megszabja, az adott hely éghajlata: az éghajlat az időjárási események összességének rendszere egy adott területen előforduló szélsőségekkel együtt együtt..
5
2009.12.07.
• Az időjárási és éghajlati tényezők az időjárási és éghajlati
• Éghajlat Éghajlat:: térbeli különbségek (időben viszonylag állandó)
• Időjárás Időjárás:: az időbeliség hangsúlyos (a légköri folyamatokban szüntelenül meglévő változásra utal) utal)..
• A három alapfogalom közül legvitatottabb az éghajlat fogalma fogalma..
• A légköri változások igen sokféleképpen jutnak kifejezésre, az állapothatározók száma nagy nagy..
• Az idő, az időjárás és az éghajlat igen összetett jelenségek - az egyes jelenségeket ezért tényezőkre és elemekre bontjuk bontjuk..
jelenségek alapjai - megváltozásuk maga után vonja az elemek megváltozását is is.. • Az időjárás és éghajlat alakító tényezőik tényezőik:: a napsugárzás, a földfelszín és a földfelszíni energiaszállítások. A Nap sugárzása, azaz a felszínre érkező napenergia mennyisége: • a napsugarak beesési szöge, • a napsugárzás időtartama, • a légkör átbocsátó képessége. A sugárzást felfogó földfelszín: • az anyagi minősége(szárazföld, tenger), • a tengerszint feletti magassága, • a növénytakarója, • hó hó-- vagy jégtakarója, • a szárazföldnek távolsága a tengerektől. A földfelszíni energiaszállítások: • légáramlások (légtömegek, frontok), • tengeráramlások.
Időjárási és éghajlati elemek elemek:: az összes légköri állapothatározó, (pl (pl.. a napsugárzás intenzitása, a lég lég-- és talajhőmérséklet, a légnyomás, a levegő nedvességtartalma, a felhőzet, a csapadék, a szél iránya és sebessége, stb..) stb •Az állapothatározók adott helyen időjárási elemek egy időpontban mért értéküket tekintve / Éghajlati elemek, ha hosszú időn át mért adatsoraikból megállapítható, adott helyre jellemző átlag átlag--, szélső--, gyakorisági, valószínűségi, stb szélső stb.. értékükről van szó szó.. •A három tényező közül a napsugárzás és a légmozgás (légcirkuláció = szél) egyidejűleg elem is.. is
6
